本文第一部分研究伸缩翼飞机在变翼展过程中的气动特性及纵向飞行动响应。首先基于多刚体系统动力学方法建立了可伸缩翼飞机的非线性动力学模型，进而获得纵向飞行动力学方程。然后研究了飞机时变几何参数随着机翼伸缩的变化。通过实时气动力计算和纵向飞行动力学方程联立求解，获得了不同翼展下的飞机升力、阻力和力矩及飞行动响应。结果表明，机翼收缩可导致飞行速度发生突变，为维持变翼过程的稳定飞行，需要对迎角施加控制。本文第二部分基于拓扑优化方法设计了伸缩翼的骨架结构。首先提出零泊松比伸缩翼的设计思路，基于拓扑优化方法以矩形板为设计区域，采用各向同性材料密度惩罚模型和优化准则法进行数值迭代求解。通过研究拓扑优化参数对优化结果的影响来选定合适的优化参数，进而计算出不同翼展下机翼展向的骨架结构。然后，对拓扑优化得到的结构进行光顺和简化，将简化得到的机翼骨架结构中固定连接点替换为铰接点、固定长度杆件替换为可伸缩嵌套结构，获得了一种具有零泊松比的可伸缩翼骨架机构。